Компьютеры

Выполнила Докучаева
Е. Н.
Ученица 8 класса
КОМПЬЮТЕР машина для приема, переработки, хранения и выдачи информации в
электронном виде, которая может воспринимать и выполнять сложные
последовательности вычислительных операций по заданной инструкции — программе.
С начала 1990-х годов термин «компьютер» вытеснил термин «электронная вычислительная
машина» которое, в свою очередь, в 1960-х годах заменило понятие «цифровая
вычислительная машина » Все эти три термина в русском языке считаются
равнозначными. Само слово «компьютер» является транскрипцией английского слова
computer, что означает вычислитель. Английское понятие «computer» гораздо шире, чем
понятие «компьютер» в русском языке. В английском языке компьютером называют
любое устройство, способное производить математические расчеты, вплоть до
логарифмической линейки, но чаще в это понятие объединяют все типы вычислительных
машин, как аналоговые так и цифровые.
При создании первых вычислительных машин в 1945
математик Джон фон Нейман описал основы конструкции
компьютера. Согласно принципам фон Неймана, компьютер
должен иметь следующие устройства:
Арифметическо-логическое устройство — для
непосредственного осуществления вычислений и логических
операций.
Устройство управления — для организации процесса
управления программ.
Запоминающее устройство (память) — для хранения
программ и информации.
Подавляющее большинство компьютеров в своих основных чертах соответствует
принципам фон Неймана, но схема устройства современных компьютеров несколько
отличается от классической схемы. В частности, арифметическо-логическое устройство и
устройство управления, как правило, объединены в центральный процессор. Многие
быстродействующие компьютеры осуществляют параллельную обработку данных на
нескольких процессорах.
Компьютерная информация хранится в электронном виде в различных запоминающих
устройствах, которые называют компьютерной памятью. Для долговременного хранения
информации используются постоянные носители компьютерной памяти, которые служат
при вводе данных в компьютер и при выводе результатов его работы. Для хранения
выполняемых в данный момент программ и промежуточных данных используется
оперативная память компьютера, которая работает значительно быстрее постоянных
носителей памяти.
В компьютерах используется двоичная система счисления, которая основана на двух
цифрах,«0» и «1». Информация любого типа может быть закодирована с использованием
двух цифр и помещена в оперативную или постоянную память компьютера.
Использование двоичной системы счисления позволяет сделать устройство компьютера
максимально простым. Впервые принцип двоичного счисления был сформулирован в 17
веке немецким математиком Готфридом Лейбницем.
Для обозначения двоичных цифр применяется термин бит — сокращение
английского словосочетания «двоичная цифра» (binary digit — bit). Для передачи и
хранения информации применяют восьмибитовые коды — байты (byte).
Существует 256 восьмибитовых чисел. Этого достаточно для кодирования всех
заглавных и строчных букв национальных алфавитов, цифр, знаков препинания,
символов и служебных кодов, используемых при передаче информации.
В байтах измеряют количество информации. В одном байте достаточно
информации для представления одной буквы алфавита или двух десятичных
цифр. Килобайт (Кбайт) равен 210 байт = 1024 байтам, мегабайт (1 Мбайт = 1024
Кбайт = 1048576 байт), гигабайт (1 Гбайт = 1024 Мбайт = 1073741824 байт).
Современные носители информации имеют емкость до нескольких гигабайт.
Работа компьютера обеспечивается, с одной стороны, аппаратными устройствами,
а с другой — программами. Аппаратное обеспечение включает в себя внутренние
компоненты (прежде всего интегральные микросхемы, в том числе процессоры, а
также системные и интерфейсные платы) и внешние устройства (мониторы,
принтеры, модемы, акустические системы). Компьютерные программы
подразделяются на три категории:
Прикладные программы, которые непосредственно выполняют необходимые
пользователю компьютера работы (редактирование текстов, обработка
информационных массивов, просмотр видео, пересылка сообщений).
Системные программы, особую роль среди которых играет операционная система
— программа, управляющая компьютером, запускающая другие программы и
выполняющая сервисные функции при работе компьютера. Другие сервисные
программы обычно выполняют
ПРИНТЕР, электромеханическое устройство вывода информации на
бумагу. Принтеры бывают монохромные и цветные, ударного (impact) и
безударного (non-impact) действия. Последовательные принтеры печатают
на бумаге символ за символом, строчные — сразу всю строку, а
страничные формируют целиком страницу. В зависимости от технологии
печати различают матричные, струйные, лазерные, светодиодные,
сублимационные принтеры.
МЫШЬ (англ. mouse — мышь), компьютерный
манипулятор, указательное устройство для ввода
информации, получившее распространение с появлением
операционных систем с графическим интерфейсом.
Более точного позиционирования курсора
позволяет добиться оптическая мышь. Для нее
используется специальный коврик, на
поверхности которого нанесена мельчайшая
сетка из перпендикулярных друг другу темных и
светлых полос. Расположенные в нижней части
мыши две оптические пары освещают коврик и
по числу пересеченных при движении линий
определяют величину и скорость перемещения.
Разрешающая способность применяемого в
мыши устройства считывания координат
составляет 400 dpi (Dot per Inch — точек на
дюйм) и выше, превосходя аналогичные
значения для механических устройств.
СКАНЕР (scaner), устройство ввода в компьютер
графических изображений (текстов, рисунков, слайдов,
фотографий, чертежей). В большинстве сканеров для
преобразования изображения в цифровую форму
применяются светочувствительные элементы на
основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) (англ.
Charge-Coupled Device, CCD).
По способу перемещения считывающей головки и
изображения относительно друг друга сканеры
подразделяются на ручные (англ. Handheld), рулонные
(англ. Sheet-Feed), планшетные (англ. Flatbed) и
проекционные. Разновидностью проекционных
сканеров являются слайд-сканеры, предназначенные
для сканирования фотопленок. В высококачественной
полиграфии используются барабанные сканеры, в
которых в качестве светочувствительного элемента
используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).
Принцип работы однопроходного планшетного сканера
состоит в том, что вдоль сканируемого изображения,
расположенного на прозрачном неподвижном стекле,
движется сканирующая каретка с источником света.
Отраженный свет через оптическую систему сканера
(состоящую из объектива и зеркал или призмы)
попадает на три расположенных параллельно друг
другу фоточувствительных полупроводниковых
элемента на основе ПЗС, каждый из которых
принимает информацию о компонентах изображения.
МОНИТОР (дисплей) компьютерный, устройство
визуального отображения текстовой и графической
информации, преимущественно на экране
кинескопа (электронно-лучевого прибора).
Мониторы бывают цветные и монохромные,
отличаются размерами, оснащаются разными
средствами регулировки и цветокорректировки.
Мониторы могут поддерживать разные типы
разрешения (количество точек в выводимом
изображении по горизонтали и вертикали).
Портативные персональные компьютеры известны, прежде всего, в
блокнотном (ноутбук) исполнении. В ноутбуке все внешние и внутренние
устройства соединены в одном корпусе. Так же как и к стационарному
микрокомпьютеру, к ноутбуку могут быть подсоединены дополнительные
внешние устройства.
Различают также IBM PC-совместимые микрокомпьютеры (читается Ай-БиЭм Пи-Си) и IBM PC-несовместимые микрокомпьютеры. В конце 1990-х годов
IBM PC-совместимые микрокомпьютеры составляли более девяноста
процентов мирового компьютерного парка. IBM PC был создан американской
фирмой Ай-Би-Эм (IBM) в августе 1981; при его создании был применен
принцип открытой архитектуры, который означает применение в
конструкции при сборке компьютера готовых блоков и устройств, а также
стандартизацию способов соединения компьютерных устройств.
Принцип открытой архитектуры способствовал широкому распространению
IBM PC-совместимых микрокомпьютеров-клонов. Их сборкой занялось
множество фирм, которые в условиях свободной конкуренции смогли
снизить в несколько раз цену на микрокомпьютеры, энергично внедряли в
производство новейшие технические достижения. Пользователи, в свою
очередь, получили возможность самостоятельно модернизировать свои
микрокомпьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен
производителей.
Единственный из IBM PC-несовместимых микрокомпьютеров, получивший относительно
широкое распространение, — компьютер Макинтош (Macintosh). Начиная с 1980-х годов
микрокомпьютеры Макинтош американской фирмы Эпл (Apple) составляли достойную
конкуренцию IBM PC-совместимым микрокомпьютерам, так как, несмотря на свою
дороговизну, они обеспечивали пользователю наглядный графический интерфейс, были
значительно проще в эксплуатации и обладали большими возможностями. Начиная с 1990-х
годов разница между возможностями Макинтошей и IBM PC все более нивелируется.
Последние были оснащены операционными системами с графическим интерфейсом
(Windows, OS/2), многочисленными рассчитанными на них прикладными программами. В
настоящее время Макинтоши удерживают лидирующие позиции лишь на рынке настольных
издательских систем.
Во второй половине 1990-х годов в связи с бурным развитием глобальных компьютерных
сетей появляется новый тип персонального компьютера — сетевой компьютер, который
предназначен только для работы в компьютерной сети. Сетевому компьютеру не нужны
собственная дисковая память, дисководы. Операционную систему, программы и
информацию он будет черпать в сети. Предполагается, что сетевые компьютеры будут
значительно дешевле настольных персональных компьютеров и постепенно заменят их в
фирмах, работающих со специализированными приложениями (телефонная связь,
бронирование билетов), и в образовательных учреждениях.
Отдельным видом микрокомпьютера считаются карманные компьютеры (электронные
органайзеры, или палмтопы), небольшие устройства весом до 500 граммов и
умещающиеся на кисти одной руки. Большинство палмтопов не являлись IBM
PC-совместимыми микрокомпьютерами. Лишь в конце 1990-х годов появились
карманные компьютеры с операционными системами, позволяющими вести
обмен информацией с другими типами компьютеров, подключать палмтопы к
глобальным компьютерным сетям. В карманных компьютерах нет ни жесткого
диска, ни дисководов. Некоторые из них имеют миниатюрную клавиатуру, но есть
модели и без клавиатуры — управление их работой осуществляется нажатиями
или рисованием специальным пером прямо по экрану. Наиболее распространены
карманные компьютеры фирм Эпл (Apple), Хьюлет-Паккард(Hewlett-Packard),
Сони (Sony), Псион (Psion).
Рабочие станции развились из младших моделей миникомпьютеров как
переходный вид между микрокомпьютером и миникомпьютером. Внешне они не
отличались от стационарных микрокомпьютеров и с течением времени разница
между ними нивелировалась. В 1980-е годы к рабочим станциям подсоединялись
терминалы — отдельные рабочие места с клавиатурами и мониторами.
Терминалы позволяли использовать рабочие станции нескольким человекам.
Позднее на рабочих станциях стал работать один пользователь, и они стали
отличаться от персональных микрокомпьютеров лишь большей мощностью. В
настоящее время рабочими станциями называют офисные персональные
микрокомпьютеры, используемые для интенсивных вычислений. Обычно это
работа с профессиональными научными и инженерными прикладными
программами, разработка программного обеспечения. Существуют
специализированные графические рабочие станции для работы с трехмерной
графикой.
Миникомпьютеры занимают промежуточное положение между большими
вычислительными машинами и микрокомпьютерами. В большинстве случаев в
миникомпьютерах используется архитектура RISC и UNIX и они играют роль
серверов, к которым подключаются десятки и сотни терминалов или
микрокомпьютеров. Миникомпьютеры используются в крупных фирмах,
государственных и научных учреждениях, учебных заведениях, компьютерных
центрах для решения задач, с которыми не способны справиться микрокомпьютеры,
и для централизованного хранения и переработки больших объемов информации.
Основными производителями миникомпьютеров являются фирмы Ай-Ти-энд-Ти
(AT&T), Интел (Intel), Хьюлет-Паккард (Hewlett-Packard), Digital Equipment. Весь
спектр современных вычислительных систем можно разделить на три больших
класса: миникомпьютеры и микрокомпьютеры, мейнфреймы, суперкомпьютеры. В
настоящее время вычислительные системы различают, прежде всего, по
функциональным возможностям.
Основными признаками миникомпьютеров и микрокомпьютеров является шинная
организация системы, высокая стандартизация аппаратных и программных средств,
ориентация на широкий круг потребителей. Микрокомпьютер, или персональный
компьютер, появился в середине 1970-х годов. Его цена и размеры были во много
раз меньше, чем у наиболее распространенных в то время больших вычислительных
машин, и предназначен он был для одновременной работы с одним пользователем,
тогда как большие компьютеры, как правило, поддерживают одновременную работу
многих пользователей.
За двадцать лет развития персональные компьютеры превратились в мощные
высокопроизводительные устройства по обработке самых различных видов
информации, которые качественно расширили сферу применения вычислительных
машин. Современные персональные компьютеры имеют практически те же
характеристики, что и миникомпьютеры 1980-х годов. Мощность микрокомпьютера
позволяет его использовать в качестве сервера для организации работы многих
персональных компьютеров в сети.
История компьютера тесным образом связана с попытками облегчить и
автоматизировать большие объемы вычислений. Даже простые арифметические
операции с большими числами затруднительны для человеческого мозга.
Поэтому уже в древности появилось простейшее счетное устройство — абак. В
семнадцатом веке была изобретена логарифмическая линейка, облегчающая
сложные математические расчеты. В 1642 Блез Паскаль сконструировал
восьмиразрядный суммирующий механизм. Два столетия спустя в 1820 француз
Шарль де Кольмар создал арифмометр, способный производить умножение и
деление. Этот прибор прочно занял свое место на бухгалтерских столах.
Все основные идеи, которые лежат в основе работы компьютеров, были
изложены еще в 1833 английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Он
разработал проект машины для выполнения научных и технических расчетов, где
предугадал основные устройства современного компьютера, а также его задачи.
Для ввода и вывода данных Бэббидж предлагал использовать перфокарты —
листы из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий. В то
время перфокарты уже использовались в текстильной промышленности.
Управление такой машиной должно было осуществляться программным путем.